原動件原動件B3D22E解：該機構由機架1、原動件2和從動件3、4組成，共4個構件，屬于平面四桿機構。機構中構件1、2,構件2、3,構件4、1之間的相對運動為轉動，即兩構件間形成轉動副，轉動副中構件3的中心線平行。構件1的運動尺寸為A、C兩點間距離，構件2的運動尺寸為A、B兩點之間的距離，構件3從B點出發，沿移動副導路方向及構件4在C點形成移動副，構件4同時又在C點及構件1形成轉A434題1圖液壓泵機構動方向，如題1圖所示。該機構中構件1及機架以轉動副連接，轉動副中心位于固定軸的幾何中心A點處；構件2除及構件1一點B轉動，即構件3及機架形成的轉動副位于B點，同時構件3及構件2形成移動副，又及構件4形成中心位于D點的轉動副；構件4及構件5形成中心位于E點的轉動副；構件5及機架6形成沿垂直方向的該機構屬于平面機構，因此選擇及各構件運動平面平行的平面作為繪制機構運動簡圖的視圖平面。選擇比例尺μ=0.001m/mm,量出各構件的運動尺寸，繪出機構運動簡圖如題2圖所示。3.題3圖為外科手術用剪刀。其中彈簧的作用是保持剪刀口張開，并且便于醫生單手操作。忽略彈簧，并以構件1為機架，分析機構的工作原理，畫出機構的示意圖，寫出機構的關聯矩陣和鄰接矩陣，并4解：若以構件1為機架，則該手術用剪刀由機架1、原動件2、從動件3、4組成，共4個構件。屬當用手握住剪刀，即構件1(固定鉗口)不動時，驅動構件2,使構件2繞構件1轉動的同時，通過構件3帶動構件4(活動鉗口)也沿構件1(固定鉗口)上下移動，從而使剪刀的刀口張開或閉合。其機構示意4.計算題4圖所示壓榨機機構的自由度。解：機構為平面機構。機構中構件1為偏心輪，構件2繞構件1的幾何中心發生相對轉動，即形成中心位于偏心輪幾何中心個轉動副是在點A及機架11形成的，另外一個是在偏心輪幾何中心處及構件2形成的。5、6。如果去掉一個對稱部分，機構仍能夠正常工作，所以可以將構件8、9、10以及其上的轉動副G、H、I和C處的一個轉動副視為虛約束；構件7及構件11在左右兩邊同時形成導路平行的移動副，只有其中一個起作用，另一個是虛約束；構件4、5、6在D點處形成復合鉸鏈。機構l,得則機構自由度為:：（lhlh，機構有確定的運動。其中：A、B、C、D四處lhllPhCBCBD。A。C9.計算題9圖所示機構的自由度。題7圖^C3D題9圖解：(a)、F=3n-2P-P=3×6-2×6-4=2lh10.構思出自由度分別為1、2和3的Ⅲ級機構的設計方案。FF參數以及構件1的轉速為和構運動簡圖的比例尺為Cμ利用速檢置時，構件2和構件了的大公13.解：首先找出疆業的速度瞬心P、P、 19.同理，在速度瞬心點P.有由絕對速度的方向，可知其為逆時針方向。題13圖題13圖22.在題14圖所示所示的平面組合機構中，已知機構作圖的比例 ?,從而可先求出構件3的角速11613'133613'1F?(b)、圖示機構共有4個構件，所以速度瞬心的數目為解：①當輸出運動為往復擺動時，機構應為曲柄搖桿機構，此時應取四桿中最短桿的相鄰桿，即b或d作為機架。②當輸出運動也為單向連續轉動時，機構應為雙曲柄機構，此時應取四桿中的最短桿，即a作為機架。解：①當輸出運動為往復擺動時，機構應為曲柄搖桿機構，此時應取四桿中最短桿的相鄰桿，即b或d作為機架。②當輸出運動也為單向連續轉動時，機構應為雙曲柄機構，此時應取四桿中的最短桿，即a作為機架。25.在題17圖a、b中PP3的速度方向如圖。應取哪一個構件為機架?①輸出運動為往復擺動；②輸出運動也為單向連續轉動。題16圖題16圖題17圖(1)說明如何從一個曲柄搖桿機構演化為題17圖a的曲柄滑塊機構、再演化為題17圖b的擺動(3)當題17圖a為偏置曲柄滑塊機構，而題17圖b為擺動導桿機構時，畫出構件3的極限位置，解：(1)當曲柄搖桿機構的搖桿為無窮長時，則原來搖桿及機架之間的轉動副就變為移動副，原機構就演化為了題17圖a的曲柄滑塊機構。如果取原來的連桿作為機架，則曲柄滑塊機構就演化為了題17圖(3)對于圖(a),構件3的極限位置在曲柄1和連桿2的兩次共線處，其極限位置3、3,和極位夾角θ如圖(a)所示；對于圖(b),構件3的極限位置在曲柄1及滑塊2形成的轉動副B的軌跡圓及導桿3的切線處，其極限位置3.、3。和極位夾角θ如圖(b)所示。26.題18圖為開槽機上用的急回機構。原動件BC勻速轉動，已知a=80mm,b=200mm,l=100mm,l=400mm解：(1)滑塊F的上、下極限位置如圖中F?、F的位置。極位夾角θ=180°-2α=47.16°(3)欲使極位夾角增大，應使C角減小，所以桿長BC就當減小。27.已知題19圖所示機構的結構尺寸、固定鉸鏈點的位置和原動件的運動。試分別以構件CD和構件AB為原動件，確定機構中所有從動構件的運動。解：首先建立直角坐標系如圖所示。A(x,y)。當以構件CD為原動件時，機構為Ⅱ級機構；而當以構件AB為原動件時，機構為Ⅲ級機構。(一)、以構件CD為原動件時鉸鏈點C是構件CD上點，同時也是構件3上的點，而構件3是一個從動構件，因此，運動分析從鉸鏈鉸鏈點C是構件1上的點，運動約束為到點D之間的距離變，并且點C、D連線及坐標軸X正向之間的夾角為9,所以可以寫出其位置方程鉸鏈點C的位置。將上式對時間t分別作一次、二次求導，可得點C的速度和加速度方程如下其中其中,根據已知的和α,就可以求出鉸鏈點C的速度和加速度。確定出從動構件3上點C的運動之后，必須再確定構件3上另外一個點才能確定出構件3的運動。構件3上的點B和點F都可以作為下一步要求解的點。但是，在目前的條件下，無論是確定點B的位置、還是構件3上的點F的位置都必須聯立三個或三個以上的方程才能求解。如果現在轉而分析構件2上的點F情況就不同了。構件2上點F受到兩個運動約束：1)直線CF垂直于直線FE;2)點F到點E的距離保持不變，且為已知的機構結構參數。因此，可以建立構件2上點F的位置方程，如下：牛頓迭代法求解，初始點的選取可以由在草稿紙上畫出機構的大概位置來確定。當然方程也可以利用代數在求得點F的位置之后，利用上式對時間的一階和二階導數，可以得到點F的速式中vv0，只有兩個未知數v和v，為線性方程組，可以直接求解。ExEyFxFy利用上式對時間的二階導數，求出點F的加速度方程：在求出點F的運動之后，便可以求解點B的運動了。點B既是構件3上的點，同時，也是構件4上的至此已經可以看出：運動分析的關鍵是位置方程的建立，速度和加速度方程可以分別將位置方程對時在求出了以上各點的運動以后，機構中的每一個從動構件都有了兩個運動已知的點，因此，各個從動構件的運動都可以確定出來了。例如，構件3的3此時，點A、B之間距離H、v和a為已知的。構件5為液壓驅動的油缸，構件4為活塞。機ABABAB(1)以構件1為原動件；(2)以構件5為原動件。方程為題21圖平面二桿機械手及其逆運動學分析解：首先，考慮二桿機械手的工作空間，在此機構中運動輸出為點P,所以，其工作空間就是點P可以到達的區域。假設轉動副A、B都是周轉副，如,則點P可以到達的區域為以點A為圓心、半徑為2圓；如果,則點P的可到達區域為以點A為圓心、外徑為的圓環。如果轉動副A、B不全是周轉副，則點P的可到達區域顯然要減小。題22圖實現連桿三個位置的鉸鏈四桿機構設計為了得到封閉解，將點題22圖實現連桿三個位置的鉸鏈四桿機構設計根據余弦定理可得則式中，取“-”對應題21圖b中的實線所示的解，取“+”對應虛線所示的解。ABCD,實現連桿的三個精確位解：在鉸鏈四桿機構中，動鉸鏈點B、C既是連桿上的點，同時，又是連架桿上的點，其軌跡為分別以固定鉸點A和D為圓心，相應連架桿桿長為半徑的圓弧，故稱點B和C為圓點，而點A和D為圓心點。據此，可以得出機構的設計作圖方法如下：值得注意的是，在確定鉸鏈點B、A的位置時沒有考慮鉸鏈點C、D,同樣，在確定鉸鏈點C、D的位置時沒有考慮鉸鏈點B、A的位置。這樣的設計通常被稱為“分邊綜合”。此時的設計結果有無窮多個，因為點B、C在剛體的位置是任意選取的。如果直接將點P、Q作為圓點，則設計出來的機構及鉸鏈四桿機構ABCD不同。在機構運動設計中，除了對機構精確位置的要求之外，還可能有其他的設計要求。如果還要求機構為曲柄搖桿機構，則應檢驗設計出的機構是否滿足曲柄搖桿機構的條件，如果不滿足，則應重新選擇圓點B、C,按照上述過程重新作圖。的擺角ψ。(2)行程速比系數K=1.5;解：(1)、當行程速比系數K=1時，機構的極位夾角為定活動鉸鏈點C的另一個極限位置。選定比例尺，作圖，如下圖(a)所示。(2)、當行程速比系數K=1.5時，機構的極位夾角為 軌跡圓相交，交點就是活動鉸鏈點C的另一個極限位置。選定比例尺，作圖，如下圖6)所示。。故有解一：搖桿的擺角ψ=41° 構件AB的長為構件BC的長搖桿的擺角ψ'=107°24.設計一個偏心曲柄滑塊機構。已知滑塊兩極限位置之間的距離mm,導路的偏距e=20mm,機構的行程速比系數K=1.5。試確定曲柄和連桿的長度解：行程速比系數K=1.5,則機構的極位夾角為直接由圖中量取,AC,=68mm,所以連桿BC的長度設設根據以上分析，可以確定出機構設計方程建立的主要途徑：利用連桿的位移矩陣方程和利用連架桿的(xB1xC1xC2xx)2(yy)2(xyC1yC2y11y)2Ay)2AABi1ixPiyPixP1xP1yP1yP11iBiB1y[D]y(4)Bi1iB1y[D]y(5)Ci1iC1在式（1）中有中間變量x,y，將位移矩陣方程（4）代入，就可以消去中間變量，得到只含設計BiBi為了便于求解，應當將聯立求解方程的數目減少到最少，因此，設計方程的求解及圖解法相同，也采x,YA,“B,Yn從代數學中可知：當方程個數小于方程中的未知數數目時，可以任意假設一些未知數，方程有無窮多解；當方程個數大于方程中的未知數數目時，方程一般無解；只有當方程個數及方程中的未知數數目相等時，方程才有確定的解。含設計變量，YA,×B,Ys?的設計方程中有四個未知數，當給定連桿n個位置時，可以得到n-1個設計方程。由此可知，當給定連桿五個位置時，含設計變量x,yA,xn,Y的設計方程才有確定的解。由此可以得出結論：由鉸鏈點A、B組成的桿組可以實現的連桿精確位置的最大數目為5。由鉸鏈點A、B組成桿組的導引方式稱為轉桿導引。下面通過具體數值的例子進行說明。設需要實現的連桿精確位置為三組位置xyi剛體從第1位置到第2位置的位移矩陣剛體從第1位置到第3位置的位移矩陣的時候，設計方程就有確定的解了。由此得出結論：由滑塊和轉動副組成的桿組可以實現的連桿精確位置的最大數目為4。滑塊和轉動副組成桿組的導引方式稱為滑塊導引。對于上面的三個連桿精確位置，由式(2)得到滑塊導引的設計方程C1何尺寸就可以按下面的計算方法確定出來。對于上面的三個連桿精確位置及設計方程的解可以得出題26圖(1)分別寫出從起始位置到第j組對應位置，構件AB和滑塊的位移矩陣；(3)分析該機構最多能夠實現多少組精確對應位置關系。(1)、從起始位置到第j組對應位置，構件AB和滑塊CC'的位移矩陣分別為(2)、鉸鏈點B和C還滿足B、C之間的距離保持不變的運動約束，為此建立約束方程為式中鉸鏈點B和C還滿足位移矩陣方程將(a)和(b)代入運動約束方程就得到僅含設計變量的方程，從而可求解。(3)、由于有4個設計變量，所以該機構最多能夠實現5組精確對應位置關系。(4)、機構的L,L,Lα等機構運動參數分別為27.設計一個曲柄搖桿機構ABCD,利用連桿上點P的軌跡撥動攝像膠片，如題27圖所示。已知A(-12.14,。確定機構中各個構件的桿長，并檢驗機構是否存在曲柄。桿AB的位移矩陣為連桿上點B和P滿足B、P之間的距離保持不變的運動約束，為此建立約束方程為式中鉸鏈點B還滿足位移矩陣方程Y搖桿上鉸鏈點C和D滿足C、D之間的距離保持不變的運動約束，為此建立約束方程為式中鉸鏈點C還滿足位移矩陣方程而可確定出機構中各個構件的桿長分別為在上述四桿中，如果最短桿及最長桿的桿長之和不大于其余兩桿的桿長之和，并且最短桿是1或,則該機構一定存在曲柄。的曲率中心在點0。試對機構進行高副低代，并確定機構的級別，驗證替代前后機構的自由度、凸輪1及從動件2之間的速度瞬心都沒有發生變化。解：增加一個新的構件1'及原構件1和從動件2分別在高副接觸點的曲率中心O'和原滾子中心以轉動副相聯接，如圖(b)所示，就完成了原高副機構的高副低代。該機構去掉原動件和機架后為一個Ⅱ級桿組，所以原機構為Ⅱ級機構。h…的連線的交點處，如圖(a)所示；替代后凸輪1及從動件2之間的速度瞬心在瞬心瞬心都沒有發生變化。。0數為建立直角坐標系，將坐標原點選在點O,x軸沿0A方向，如上右圖所示。輪的齒數Z和變位系數X各是多少?最后加工的結果如何?變位系數X為別為又因義,即,代入上式，得并且被加工齒輪沒有發生根切現象。試確定被加工齒輪的基本參數。由于齒數數已經小于標準齒輪不根切的最小齒數17,所以只可能是正變位齒輪，將齒數圓整至整數，此時齒輪不根切的最小變位系數為所以被加工齒輪為正變位齒輪，齒數為14,變位系數為0.25。分度圓半徑37.在下列情況下確定外嚙合直齒圓柱齒輪解：由式由于,這對齒輪傳動只能采用正傳動。變位系數的選擇應滿解：因所以，必須采用負傳動。齒輪的變位系數由無齒側間隙方程確定：解：由已確定的參數可知，不根切的最少齒數為17,根據各種傳動類型的齒數條件可知：可以采用的齒輪傳動類型是等變位齒輪傳動、正傳動和負傳動。(4)a=138mm,m=4mm,α=20.,h*=1,·傳動比誤差不超過38.題38圖為一對直齒圓柱齒輪傳動，兩個圓分別為兩個齒輪的基圓，齒輪2為主動輪，轉向如圖所示。試根據圖中所畫出的齒輪傳動尺寸，畫出22(4)輪齒A以及及輪齒A相嚙合的輪齒的齒廓工作段。(2)、實際嚙合線為理論嚙合線上的段，其中B,為從動齒輪1的齒頂圓及嚙合(4)、輪齒A以及及輪齒A相嚙合的輪齒的齒廓工作段為圖中紅色齒廓段所示。1題38圖解：(1)、標準中心距a為所以嚙合角α'=24.05°削頂系數為σ=x+x-y=-0.235+1.335-1=0.12傳動相比較，該對齒輪傳動的輪齒磨損較小，齒根彎曲強度較高，但重合度有所下降，互換性差。應檢驗a解：齒輪傳動的中心距a為最后得重合度E為(2)、蝸輪端面模數m所以蝸桿分度圓升(4)、中心=900/,z=60,(1)寫出解：(1)、,方向通過劃箭頭來確定；解：(1)、(2)、因所以,方向“十”,如圖所示。44.題44圖為一用于自動化照明燈具的輪系，已知(1)輪系屬于什么類型的周轉輪系；(2)確定箱體的轉速和轉向。22HV7A3132∠H70BCA代入上式，最后得7n2L47.題47圖所示為一提升重物裝置。蝸桿E為右旋。當卷筒直徑為250mm,齒輪A的轉速為700r/min時，確定重物上升的速度和齒輪A的正確轉向。解：輪系是由定軸輪系(A-B-C-D-E-F-G)和周轉輪系(G-K-H-L-M)組成的混合輪系。對定軸輪系(A-B-C-D-E-F-G),有對周轉輪系(G-K-H-L-M),有,,最后得重物上升的速度；齒輪A的正確轉向為逆時針方向，如圖所示。48.在題48圖所示的輪系中，問當齒輪A轉動一轉時，齒輪L轉動幾轉?兩者的轉向是否一致?畫出輪系的拓撲圖，根據其拓撲圖確定輪系的自由度。解：輪系是由定軸輪系(A-B)、(A-D)和周轉輪系(E-F-G-H-J-K-L-M)組成的混合輪系。對定軸輪系(A-B),有=-0.5n=-0.5nAA有代入上式，最后對定軸輪系(A-D),有對周轉輪系(E-F-G-H-J-K-L-M),將=-0.5nAE得即，當齒輪A轉動一轉時，齒輪L轉動0.34轉，轉向及齒輪A相反。49.題49圖中，","。為輪系的輸入運動，C為輪系的運動輸出構件。已知A題49圖解：(a)、輪系是由定軸輪系(1-2)和周轉輪系(2-3-4-4'-5)組成的混合輪系。對定軸輪系(1-2),有A對周轉輪系(2-3-4-4'-5),有,(b)、輪系是由定軸輪系(4-5-6)和周轉輪系(1-2-2'-3-4)組成的混合輪系。對定軸輪系(4-5-6),有即B對周轉輪系(1-2-2'-3-4),有,代入上式，最后得nc=88.2,方向“↓”,如圖所示。50.試求出題50圖中機構的最小傳動角和最大壓力角。第34頁BB24342題50圖 51.標出題51圖所示機構在圖示題51圖52.標出題52圖中題51圖各個凸輪機構在圖示位置時解：圖中各個凸輪機構在圖示位置時的壓力角C如圖所示。53.在題53圖中，凸輪為主動件，畫出凸輪逆時針轉過30°時機構的壓力角。54.在題54圖中凸輪為半徑為R的圓盤，凸輪為主動件。(2)討論如果α≥[α],應采用什么改進設計的措施?解：(1)、當凸輪轉動任意角δ時，其壓力角α如圖所示。由圖中幾何關系有所以機構的壓力角α及凸輪轉角δ之間的關系為(2)、如果α≥[α],則應減小偏距e,增大圓盤半徑R和滾子半徑r。55.在題55圖所示的機構中，以構件1為主動件機構是否會出現死點位置?以構件3為主動件，機構是為式λ≤4。第37頁RRDRRRDR(2)需施加于凸輪1上的驅動力矩M55E2BQR?